こんにちは。ドローンと言えば空からの撮影が主な用途となりますが、海中・海底の観測の為に活用するドローンがこの度開発されたそうです。ちなみに水中ドローンではなくあくまで空を飛ぶドローンです。
開発したのは株式会社プロドローンと東京大学生産技術研究所 海中観測実装工学研究センターの横田裕輔氏。海中観測・海底観測の効率化と高速化を目指し、２つの新たな観測用ドローンを開発したそうです。
PRODRONEと言えば様々な産業用ドローンを開発している企業で、通常のドローンだけではなくヘリ型のものや、変わったところでは外壁の点検に特化した姿のドローンなどもあり、過去にご紹介したこともありました。
高いリアルタイム性や機動性の実現に向けて
海洋場や海底地形の把握、海底の位置決定は、海洋学・地震学・水産、資源探査など多くの学術・産業において欠かせないものです。
しかし海中・海底を観測する手段としては、船舶やブイをプラットフォームとする場合が多く、これらはリアルタイム性や機動性が不足していることが共通課題として挙げられていたそうです。
一方で、現在は機体・燃料コストが低く人的・時間コストも非常に低いというメリットを持つドローンの利用が急速に普及していますが、海洋観測プラットフォームとしての活用は、実例や機体の動作・計測データが圧倒的に不足しているというのが現状です。
静岡県焼津市沖にて実証実験
この研究では、４０km/h以上で海面付近を高精度に位置制御しながら自動で往復できるドローンを活用することで、高いリアルタイム性や機動性を実現した海中・海底観測装置を試験的に開発。
出典：PRODRONE
１つ目のドローンは、陸域運用で培われた定点保持・自動航行機能を応用し、海洋観測機器の自動投下・データ収録機能を搭載。
5m/s以上の風と雨が降りしきる荒天の時間帯もあった中、１５分おきに予定通りの同一地点を繰り返し観測できることが確認されたそうです。
２つ目のドローンは、ドローンに海面着水という特異な機能を付けることで、海面において高精度GNSSによる精密衛星測位の機能が実現。
悪天候下での観測に求められる海面保持性能と、十分な位置データや動揺データを記録できることを確認し、海底地形調査・地殻変動調査などへの応用可能性を拓いています。また、機動的ブイ観測が可能であることも同時に示され、海洋環境の準リアルタイム計測実現のために利用可能。
今回開発されたドローン
１．海中観測機器投下型ドローン
出典：PRODRONE
海洋場を計測するための機器を搭載したドローンを開発。自動で観測地点まで40km/h以上で往復することができ、XCTD（海中電気伝導度・水温・水圧計測機器）の自動投下機構により陸上の観測者が好きな時にタブレットやリモコンから観測スイッチを押すことができるよう設計されています。
実験では、XBT（海中水温計測機器）の観測試験も同時に実施し、いずれの観測データも良好に取得されることを確認。１回の観測は約１５分ごとに実施。当日の気象条件は5m/s以上の風と雨が降りしきる荒天の時間帯もありましたが、予定通りの同一地点の繰り返し観測が実施されたそうです。
この観測技術は、港湾・養殖場等における海洋把握の高速化・簡便化を可能とするだけでなく、海上の船舶から利用することで遠洋域でも同時に複数点の海洋場の把握を可能とします。
２．高精度GNSS搭載・海面着水型ドローン
出典：PRODRONE
２周波GNSS受信機・アンテナを搭載し、精密衛星測位による位置決定を可能とした海面着水型ドローンを開発。実際の海面では高い波浪・風浪にさらされるため、着水・離水を高い水準でコントロールする必要があります。
また、そのような悪環境下で海底観測を行うためには、精密な位置データと機体動揺データを取得する必要があります。このドローンは高精度に位置決定をしながら漂流観測ブイとして海面を保持し、離着水によって機動的に移動することができます。
出典：PRODRONE
（１）のドローンと同様に自動で航行・動作を支持することも可能。実験では悪天候下での観測試験、高精度GNSSデータ・機体動揺データの検証を行い、海面・海中・海底観測に求められる海面保持性能とデータを取得できることが確認されたとのこと。
まとめ
（１）のドローンについては既に実用可能レベルにまで到達しているそうで、用途に応じた観測が可能とのこと。例えばある地点の海洋環境を継続的に監視する必要があるケースや、事前確認を行いたいケースでは時間・金銭コスト面で高い価値があるそうです。
（２）のドローンについては自由に位置設定し、離脱できる高度化された新しいブイとして高い能力を持つことが示されたとのこと。観測者にとってそれぞれに必要な音響機器や海面観測機器を搭載すれば多様な利活用が可能。
飛行時間や耐波性能の課題を解決していくことで海底測地・測量や遠洋での通信ネットワーク拡張など、広範な応用を検討できるそうで、今後は機体性能や動力源などの研究・開発を検討していくそうです。
